DE102024114918A1

DE102024114918A1 - Sensor and method for manufacturing a sensor

Info

Publication number: DE102024114918A1
Application number: DE102024114918.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Wehring; Christin Pörner; Benjamin Thiel; Alexander Schubert; Nadia Manekeu Volona; Yeseul Oh
Original assignee: TDK Electronics AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2024-05-28
Filing date: 2024-05-28
Publication date: 2025-12-04
Also published as: WO2025247609A1

Abstract

Der Sensor (1) umfasst ein Messelement (2), zumindest ein Anschlusskabel (3) zur Kontaktierung des Messelements (2), einen ersten Verguss (4) und einen zweiten Verguss (5). Das Anschlusskabel (3) ist an einem ersten Ende (11) des Sensors (1) angeordnet und ist in direktem Kontakt zu dem ersten Verguss (4). Das Messelement (2) ist an einem zweiten Ende (12) des Sensors (1) angeordnet, zumindest teilweise von dem zweiten Verguss (5) umgeben und ist in direktem Kontakt zu dem zweiten Verguss (5). In einem Übergangsbereich (13) zwischen dem ersten Ende (11) und dem zweiten Ende (12) ist der erste Verguss (4) in direktem Kontakt zu dem zweiten Verguss (5). Der Sensor (1) ist beispielsweise dazu eingerichtet, die Temperatur eines Motors, eines elektrischen Motors oder eines Bauteils eines elektrischen Kraftfahrzeugs zu erfassen.Es wird des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors angegeben.The sensor (1) comprises a measuring element (2), at least one connecting cable (3) for contacting the measuring element (2), a first potting compound (4), and a second potting compound (5). The connecting cable (3) is arranged at a first end (11) of the sensor (1) and is in direct contact with the first potting compound (4). The measuring element (2) is arranged at a second end (12) of the sensor (1), is at least partially surrounded by the second potting compound (5), and is in direct contact with the second potting compound (5). In a transition region (13) between the first end (11) and the second end (12), the first potting compound (4) is in direct contact with the second potting compound (5). The sensor (1) is, for example, configured to detect the temperature of a motor, an electric motor, or a component of an electric motor vehicle. A method for manufacturing a sensor is also described.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors. Der Sensor ist insbesondere zur Temperaturerfassung eingerichtet.The invention relates to a sensor and a method for manufacturing a sensor. The sensor is specifically designed for temperature detection.

Sensoren zur Temperaturfassung finden beispielsweise zur Messung der Temperatur von Objekten oder Oberflächen Anwendung. Solche Objekte können zum Beispiel stromdurchflossene Leiter, Kühlkörper oder mediendurchflossene Leitungen sein. Dabei ist es wünschenswert, dass die Messung der Temperatur schnell erfolgt, und das Messergebnis soll im thermischen Gleichgewicht der Temperatur des Objekts entsprechen. Das heißt, Ansprechzeiten der Temperaturmessung sollen beispielsweise kleiner als 4 Sekunden sein, und das Messergebnis ist bevorzugt offsetfrei.Temperature sensors are used, for example, to measure the temperature of objects or surfaces. Such objects can be, for instance, current-carrying conductors, heat sinks, or fluid-carrying pipes. It is desirable that the temperature measurement is performed quickly and that the measurement result corresponds to the object's temperature in thermal equilibrium. This means, for example, that the temperature measurement response time should be less than 4 seconds, and the measurement result should preferably be offset-free.

Zudem sollen entsprechende Sensoren in vielen Anwendungen eine Mindest-Isolationsfestigkeit aufweisen. Zum Beispiel sollen die Sensoren im Betrieb Arbeitsspannungen von bis zu 1000 V und Testspannungen bis zu 5000 V standhalten. Darüber hinaus können in einigen Anwendungen Betriebstemperaturen von bis zu 220 °C oder mehr auftreten. Dadurch kann eine Materialauswahl, insbesondere für das Gehäuse des Sensors, eingeschränkt sein.Furthermore, in many applications, such sensors must exhibit a minimum insulation resistance. For example, the sensors should withstand operating voltages of up to 1000 V and test voltages of up to 5000 V. In addition, operating temperatures of up to 220 °C or higher may occur in some applications. This can limit the choice of materials, particularly for the sensor housing.

Ferner sind häufig kleine Bauräume zu realisieren, so dass eine Miniaturisierung des Sensors wünschenswert ist. Gleichzeitig ist eine Geometrie des Sensors typischerweise zumindest teilweise vorgegeben. Beispielsweise sind Zuleitungskabel bezüglich ihrer Isolationswandstärke und ihres Leitungsdurchmessers oft durch anwendungsspezifische Anforderungen oder systemseitig vorgesehene Steckernormen sowie aufgrund geforderter Zug- und Biegefestigkeit der Kabel vorgegeben.Furthermore, small installation spaces are often required, making miniaturization of the sensor desirable. At the same time, the sensor geometry is typically at least partially predetermined. For example, the insulation thickness and conductor diameter of supply cables are often dictated by application-specific requirements, system-defined connector standards, and the required tensile and flexural strength of the cables.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, weisen Sensoren zur Temperaturerfassung häufig ein rechteckiges Gehäuse auf, in dem ein Messelement enthalten ist und das mit Zuleitungskabeln verbunden ist. Derartige oder vergleichbare Sensoren sowie Verfahren zur Herstellung von entsprechenden Sensoren sind beispielsweise aus den Druckschriften JP 6674070 B1 , EP 4165381 B1 , JP 7058377 B1 , DE 102020107007 A1 , JP 5574117 B2 , WO 2015/132832 A1 und JP 1729419 S bekannt.To meet these requirements, temperature sensors often have a rectangular housing containing a measuring element and connected to cables. Such or similar sensors, as well as methods for manufacturing them, can be found, for example, in the publications... JP 6674070 B1 , EP 4165381 B1 , JP 7058377 B1 , DE 102020107007 A1 , JP 5574117 B2 , WO 2015/132832 A1 and JP 1729419 S known.

Eine zu lösende Aufgabe ist es, einen verbesserten Sensor zur Temperaturerfassung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.One task to be solved is to specify an improved sensor for temperature measurement and a method for its manufacture.

Diese Aufgaben werden durch Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 beziehungsweise 17 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Patentansprüche.These problems are solved by devices having the features of claims 1 and 17, respectively. Further embodiments and advantageous developments are the subject of the respective dependent claims.

Es wird ein Sensor vorgeschlagen, der ein Messelement, zumindest ein Anschlusskabel zur Kontaktierung des Messelements, einen ersten Verguss und einen zweiten Verguss umfasst. Das Anschlusskabel ist an einem ersten Ende des Sensors angeordnet und ist in direktem Kontakt zu dem ersten Verguss. Das Messelement ist an einem zweiten Ende des Sensors angeordnet, zumindest teilweise von dem zweiten Verguss umgeben und ist in direktem Kontakt zu dem zweiten Verguss. In einem Übergangsbereich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende ist der erste Verguss in direktem Kontakt zu dem zweiten Verguss.A sensor is proposed comprising a sensing element, at least one connecting cable for contacting the sensing element, a first potting layer, and a second potting layer. The connecting cable is located at a first end of the sensor and is in direct contact with the first potting layer. The sensing element is located at a second end of the sensor, at least partially surrounded by the second potting layer, and is in direct contact with the second potting layer. In a transition region between the first and second ends, the first potting layer is in direct contact with the second potting layer.

Mittels des Anschlusskabels kann das Messelement und damit der Sensor extern elektrisch kontaktiert werden. Insbesondere umfasst der Sensor zwei Anschlusskabel, mittels derer der Sensor in einen elektrischen Schaltkreis oder dergleichen integriert werden kann. Ist hier und im Folgenden von dem Anschlusskabel die Rede, so sind insbesondere auch zwei Anschlusskabel gemeint, sofern nichts anderes angegeben ist.The measuring element, and thus the sensor, can be externally electrically connected via the connecting cable. Specifically, the sensor includes two connecting cables, which allow it to be integrated into an electrical circuit or similar device. When the term "connecting cable" is used here and in the following text, it specifically refers to two connecting cables, unless otherwise stated.

Insbesondere umgibt der erste Verguss das Anschlusskabel zumindest teilweise. Der erste Verguss ist beispielsweise ein Verguss für die Anschlusskabel. Anders ausgedrückt ist das Anschlusskabel von dem ersten Verguss vergossen. Beispielsweise sind am ersten Ende die Anschlusskabel von dem ersten Verguss überdeckt.In particular, the first potting compound at least partially surrounds the connecting cable. The first potting compound is, for example, a potting compound for the connecting cables. In other words, the connecting cable is potted by the first potting compound. For example, at the first end, the connecting cables are covered by the first potting compound.

Der zweite Verguss umgibt das Messelement vorzugsweise vollständig. Insbesondere ist das Messelement allseitig von dem zweiten Verguss umgeben und befindet sich in direktem Kontakt mit dem zweiten Verguss. Das Messelement ist insbesondere von dem zweiten Verguss vergossen. Das Messelement ist insbesondere von einem Bereich außerhalb des Sensors unzugänglich.The second potting compound preferably completely surrounds the measuring element. In particular, the measuring element is surrounded on all sides by the second potting compound and is in direct contact with it. The measuring element is specifically encapsulated by the second potting compound. The measuring element is particularly inaccessible from any area outside the sensor.

Das erste Ende kann dem zweiten Ende gegenüberliegen. Beispielsweise ist der Sensor stabförmig oder annähernd stabförmig. Eine Haupterstreckungsrichtung des Sensors ist insbesondere eine Richtung, die sich ausgehend von dem ersten Ende zum zweiten Ende hin erstreckt. Bevorzugt ist die Haupterstreckungsrichtung gerade.The first end can be opposite the second end. For example, the sensor is rod-shaped or approximately rod-shaped. A principal direction of extension of the sensor is, in particular, a direction extending from the first end to the second end. Preferably, the principal direction of extension is straight.

Dem hier beschriebenen Sensor liegen unter anderem die folgenden technischen Überlegungen zugrunde. Bei der Herstellung des Sensors können die Vergüsse bevorzugt unabhängig voneinander und nacheinander hergestellt werden. Zum Beispiel wird zunächst der erste Verguss mit einer ersten Gussform hergestellt. Anschließend wird der zweite Verguss mit einer zweiten Gussform hergestellt. Dabei entsteht insbesondere der Übergangsbereich, in dem der erste Verguss und der zweite Verguss direkt aneinandergrenzen.The sensor described here is based, among other things, on the following technical considerations. During sensor manufacturing, the potting compounds can preferably be produced independently of each other and sequentially. For example, the first potting compound is produced using a first mold. The second potting compound is then produced using a second mold. This creates, in particular, the transition area where the first potting and the second potting directly border each other.

Bei der Herstellung kann der erste Verguss zur genauen Positionierung in der zweiten Gussform genutzt werden. Das heißt, der Sensor kann vorteilhafterweise besonders genau hergestellt werden.During manufacturing, the first casting can be used for precise positioning in the second mold. This means the sensor can be manufactured with exceptional accuracy.

Dies steht im Gegensatz zu Herstellungsverfahren, bei denen ein Sensorverguss mit einem Schrumpfschlauchverfahren oder in einem einzigen Gießschritt hergestellt wird. Diese beiden Verfahren sind insbesondere nachteilig bezüglich der Spannungsfestigkeit. Außerdem haben mit diesen Verfahren hergestellte Sensoren typischerweise größere Abmessungen, und speziell bei Herstellung mittels des Schrumpfschlauchverfahrens ist die Form schwer kontrollierbar.This contrasts with manufacturing processes where sensor encapsulation is achieved using a heat-shrink tubing method or in a single casting step. These two methods are particularly disadvantageous with regard to dielectric strength. Furthermore, sensors manufactured using these methods typically have larger dimensions, and the shape is particularly difficult to control when using the heat-shrink tubing method.

Darüber hinaus können Parameter des zweiten Vergusses unabhängig von denen des ersten Vergusses gewählt werden. Zum Beispiel kann der zweite Verguss eine andere geometrische Form und/oder andere Materialien als der erste Verguss umfassen. Dabei kann der Sensor an seinem zweiten Ende, das insbesondere ein Messbereich des Fühlers ist, besonders gut an eine Messumgebung oder Anwendung angepasst werden.Furthermore, the parameters of the second potting can be selected independently of those of the first. For example, the second potting can have a different geometric shape and/or use different materials than the first. This allows the sensor, particularly at its second end, which is essentially a measuring area of the probe, to be optimally adapted to a specific measurement environment or application.

Bei dem hier beschriebenen Sensor handelt es sich zum Beispiel um einen sogenannten Temperaturfühler zur Erfassung einer Temperatur einer Messumgebung. Die Messumgebung kann zum Beispiel ein zu messendes Objekt oder ein Raumbereich oder eine Flüssigkeit sein. Zum Beispiel ist die Messumgebung eine Oberfläche eines Motors wie eines Elektromotors oder ein anderes Bauteil eines elektrischen Kraftfahrzeugs.The sensor described here is, for example, a so-called temperature sensor for measuring the temperature of a measurement environment. The measurement environment can be, for example, an object to be measured, a room area, or a liquid. For example, the measurement environment is the surface of a motor, such as an electric motor, or another component of an electric vehicle.

Zur Temperaturerfassung wird der Sensor in die Messumgebung gebracht. Zum Beispiel kann der Sensor in eine Ausnehmung eines zu messenden Objekts eingeführt werden. Dabei nimmt der Sensor beziehungsweise das Messelement insbesondere die Temperatur der Messumgebung an.For temperature measurement, the sensor is placed in the measurement environment. For example, the sensor can be inserted into a recess of the object to be measured. In this case, the sensor, or rather the measuring element, assumes the temperature of the measurement environment.

Das Messelement umfasst bevorzugt ein elektrisches Bauelement, dessen elektrische Eigenschaften wie etwa der elektrische Widerstand sich mit der Temperatur ändern. Der elektrische Widerstand des Messelements kann extern über die Anschlusskabel ermittelt werden, womit die Temperatur der Messumgebung erfasst werden kann.The measuring element preferably comprises an electrical component whose electrical properties, such as its electrical resistance, change with temperature. The electrical resistance of the measuring element can be determined externally via the connecting cables, thus enabling the temperature of the measurement environment to be measured.

Der hier beschriebene Sensor kann am ersten Ende, sprich in dem Messbereich, in dem das Messelement angeordnet ist, besonders einfach und unabhängig von dem ersten Verguss angepasst werden. So kann für den zweiten Verguss ein Material mit einer verhältnismäßig hohen Wärmeleitfähigkeit oder Temperaturleitfähigkeit verwendet werden. Außerdem kann der zweite Verguss einen kleineren Querschnitt als der erste Verguss aufweisen, wodurch die thermische Masse am ersten Ende reduziert wird. Damit kann eine Ansprechzeit des Sensors reduziert werden und ein genaueres Messergebnis in kürzerer Zeit erreicht werden. Die Ansprechzeit gibt insbesondere eine Zeitspanne an, die notwendig ist, damit das Messelement im Wesentlichen die Temperatur der Messumgebung annimmt.The sensor described here can be easily adapted at its first end, i.e., in the measuring area where the sensing element is located, independently of the first potting compound. This allows for the use of a material with relatively high thermal conductivity or diffusivity for the second potting compound. Furthermore, the second potting compound can have a smaller cross-section than the first, thus reducing the thermal mass at the first end. This reduces the sensor's response time and enables a more accurate measurement result in a shorter time. The response time, in particular, indicates the period of time required for the sensing element to essentially reach the temperature of the measuring environment.

Gleichzeitig kann der Sensor an eine Anwendung angepasst werden. Wird beispielsweise der Sensor in einer Umgebung mit hohen Strömen oder Spannungen eingesetzt, kann das Material oder die geometrische Form des zweiten Vergusses entsprechend angepasst werden, damit eine geforderte Isolationsfestigkeit für den Sensor erreicht wird.At the same time, the sensor can be adapted to a specific application. For example, if the sensor is used in an environment with high currents or voltages, the material or geometric shape of the second encapsulation can be adjusted accordingly to achieve the required insulation resistance for the sensor.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Sensor am ersten Ende eine geringere Querschnittsfläche auf als am zweiten Ende. Eine Schnittebene, in der die jeweilige Querschnittsfläche liegt, ist zum Beispiel jeweils senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Sensors. Die Schnittebene am ersten Ende ist insbesondere ein Schnitt durch den ersten Verguss. Die Schnittebene am zweiten Ende ist insbesondere ein Schnitt durch den zweiten Verguss.In a preferred embodiment, the sensor has a smaller cross-sectional area at the first end than at the second end. A sectioning plane in which the respective cross-sectional area lies is, for example, perpendicular to a principal direction of extension of the sensor. The sectioning plane at the first end is, in particular, a section through the first potting layer. The sectioning plane at the second end is, in particular, a section through the second potting layer.

Die Querschnittsfläche am zweiten Ende weist beispielsweise eine Länge und Breite von jeweils zwischen 1 mm und 4 mm auf. Zum Beispiel weist die Querschnittsfläche am zweiten Ende eine Länge von 2 mm und eine Breite von 2 mm auf. Die Querschnittsfläche am zweiten Ende kann rechteckig, insbesondere quadratisch, oder elliptisch oder kreisförmig sein. Bevorzugt ist die Querschnittsfläche am zweiten Ende rechteckig mit abgerundeten Ecken.The cross-sectional area at the second end has, for example, a length and width of between 1 mm and 4 mm. For instance, the cross-sectional area at the second end has a length of 2 mm and a width of 2 mm. The cross-sectional area at the second end can be rectangular, particularly square, or elliptical or circular. Preferably, the cross-sectional area at the second end is rectangular with rounded corners.

Die Querschnittsfläche am ersten Ende weist beispielsweise eine Länge und Breite von jeweils zwischen 2,5 mm und 7 mm auf. Zum Beispiel weist die Querschnittsfläche am ersten Ende eine Länge von 4 mm und eine Breite von 4 mm auf. Die Querschnittsfläche am ersten Ende kann rechteckig, insbesondere quadratisch, oder elliptisch oder kreisförmig sein. Bevorzugt ist die Querschnittsfläche am ersten Ende rechteckig mit abgerundeten Ecken.The cross-sectional area at the first end has, for example, a length and width of between 2.5 mm and 7 mm. For example, the cross-sectional area at the first end has a length of 4 mm and a width of 4 mm. The cross-sectional area at the first end can be rectangular, particularly square, or elliptical or circular. Preferably, the cross-sectional area at the first end is rectangular with rounded corners.

Durch die kleinere Querschnittsfläche am zweiten Ende kann im Bereich des Messelements die thermische Masse des Sensors verringert und damit die Ansprechzeit verkürzt werden. Gleichzeitig kann am ersten Ende der erste Verguss groß genug sein, dass eine stabile und dichte Verbindung zu dem Anschlusskabel möglich ist.The smaller cross-sectional area at the second end reduces the thermal mass of the sensor in the area of the measuring element, thus shortening the response time. Simultaneously, the initial potting compound at the first end can be large enough to ensure a stable and tight connection to the connecting cable.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine minimale Dicke des zweiten Vergusses zwischen dem Messelement und einer Außenfläche höchstens 0,7 mm oder höchstens 0,5 mm. Zum Beispiel beträgt die Dicke zwischen 0,2 mm und 0,4 mm oder zwischen 0,1 mm und 0,3 mm. Die Außenfläche ist insbesondere eine Oberfläche des Sensors, die von der Messumgebung aus zugänglich ist. Die minimale Dicke ist damit insbesondere eine minimale Wanddicke oder Wandstärke des zweiten Vergusses. Durch eine geringe Dicke kann die Ansprechzeit des Sensors vorteilhafterweise verkürzt werden. Gleichzeitig kann die Dicke so gewählt werden, dass Anforderungen hinsichtlich Isolationsfestigkeit oder Temperaturbeständigkeit des Sensors erfüllt sind.In another embodiment, the minimum thickness of the second potting compound between the measuring element and an outer surface is at most 0.7 mm or at most 0.5 mm. For example, the thickness is between 0.2 mm and 0.4 mm or between 0.1 mm and 0.3 mm. The outer surface is, in particular, a surface of the sensor that is accessible from the measuring environment. The minimum thickness is thus, in particular, a minimum wall thickness of the second potting compound. A small thickness can advantageously shorten the response time of the sensor. At the same time, the thickness can be selected to meet requirements regarding the insulation resistance or temperature resistance of the sensor.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine erste Mittelachse des ersten Vergusses übereinstimmend oder im Wesentlichen übereinstimmend mit einer zweiten Mittelachse des zweiten Vergusses. Die Mittelachsen können Symmetrieachsen des jeweiligen Vergusses sein. Die Mittelachsen erstrecken sich bevorzugt parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Sensors. Beispielsweise stimmen die Mittelachsen im Rahmen einer Herstellungstoleranz miteinander überein.According to one embodiment, a first central axis of the first potting compound coincides with, or substantially coincides with, a second central axis of the second potting compound. The central axes can be axes of symmetry of the respective potting compound. The central axes preferably extend parallel to the main direction of extension of the sensor. For example, the central axes coincide with each other within a manufacturing tolerance.

Alternativ ist es möglich, dass die Mittelachsen um einen definierten Abstand zueinander versetzt sind.Alternatively, it is possible for the central axes to be offset from each other by a defined distance.

Durch die aufeinanderfolgende Ausbildung des ersten und zweiten Vergusses ist es vorteilhafterweise möglich, den zweiten Verguss präzise in Bezug auf den ersten Verguss zu positionieren. Dabei können die Mittelachsen gezielt zueinander ausgerichtet werden.The sequential formation of the first and second castings advantageously allows for precise positioning of the second casting relative to the first. This enables targeted alignment of their central axes.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der erste Verguss von dem Übergangsbereich zum ersten Ende hin, und der zweite Verguss erstreckt sich vom Übergangsbereich zum zweiten Ende hin. Das heißt insbesondere, dass der Sensor in einem Abschnitt zwischen dem Übergangsbereich und dem ersten Ende den ersten Verguss umfasst und bevorzugt frei von dem zweiten Verguss ist. Bevorzugt ist das erste Ende frei von dem zweiten Verguss. Ferner umfasst der Sensor in einem Abschnitt zwischen dem Übergangsbereich und dem zweiten Ende insbesondere den zweiten Verguss und ist in diesem Abschnitt bevorzugt frei von dem ersten Verguss. Bevorzugt ist das zweite Ende frei von dem ersten Verguss.In a preferred embodiment, the first potting compound extends from the transition region to the first end, and the second potting compound extends from the transition region to the second end. This means, in particular, that the sensor, in a section between the transition region and the first end, includes the first potting compound and is preferably free of the second potting compound. Preferably, the first end is free of the second potting compound. Furthermore, in a section between the transition region and the second end, the sensor, in particular, includes the second potting compound and, in this section, is preferably free of the first potting compound. Preferably, the second end is free of the first potting compound.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen der erste Verguss und der zweite Verguss unterschiedliche Materialen auf. Zum Beispiel unterscheiden sich der erste Verguss und der zweite Verguss in mindestens einem Material.According to another preferred embodiment, the first potting and the second potting have different materials. For example, the first potting and the second potting differ in at least one material.

Mögliche Materialien für den ersten und zweiten Verguss sind beispielsweise Harze, Kunststoffe, gießfähige Kunststoffe. Bevorzugt haben Materialien für den ersten und zweiten Verguss eine hohe Temperaturbeständigkeit, beispielsweise bis 220 °C oder höher.Possible materials for the first and second potting layers include resins, plastics, and castable plastics. Materials for the first and second potting layers preferably have high temperature resistance, for example, up to 220 °C or higher.

Es ist möglich, dass der erste und/oder zweite Verguss ein Matrixmaterial umfasst, in dem Partikel eingebettet sind. Das Matrixmaterial ist bevorzugt ein Harz oder ein gießfähiger Kunststoff. Die Partikel sind bevorzugt elektrisch nichtleitend und können physikalische Eigenschaften des Materials des ersten/zweiten Vergusses beeinflussen. Zum Beispiel kann mittels der Partikel eine thermische Leitfähigkeit des ersten/zweiten Vergusses verbessert werden.It is possible that the first and/or second potting layer comprises a matrix material in which particles are embedded. The matrix material is preferably a resin or a castable plastic. The particles are preferably electrically non-conductive and can influence the physical properties of the material of the first/second potting layer. For example, the particles can be used to improve the thermal conductivity of the first/second potting layer.

Besonders bevorzugt sind alle Materialien, die für den ersten und zweiten Verguss verwendet werden, frei von per- und polyfluorierten Alkylverbindungen, auch als PFAS bekannt.Materials used for the first and second potting are particularly preferred if they are free of per- and polyfluorinated alkyl compounds, also known as PFAS.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest einer der Vergüsse durchsichtig. Damit ist insbesondere gemeint, dass der erste Verguss, der zweite Verguss oder der erste und zweite Verguss durchsichtig sind. Beispielsweise ist ein Material für zumindest einen der Vergüsse durchsichtig. Bevorzugt ist zumindest der erste Verguss durchsichtig. Durch einen durchsichtigen ersten und/oder zweiten Verguss kann eine optische Kontrolle während der Herstellung des Sensors erfolgen.According to a further embodiment, at least one of the pottings is transparent. This means, in particular, that the first potting, the second potting, or both the first and second pottings are transparent. For example, a material for at least one of the pottings is transparent. Preferably, at least the first potting is transparent. A transparent first and/or second potting allows for optical inspection during the manufacturing of the sensor.

In einer weitergehenden Ausführungsform weist der zweite Verguss in einem Querschnitt durch den Übergangsbereich die Form eines T auf. Der Querschnitt ist beispielsweise senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Sensors. Insbesondere ist der senkrechte Strich des T in Kontakt zu dem ersten Verguss. Beispielsweise ergibt sich damit zwischen dem Querstrich des T und dem ersten Verguss ein Zwischenbereich. Durch diese geometrische Form des ersten Vergusses im Übergangsbereich kann der Sensor beispielsweise besonders einfach von einem Greifwerkzeug gegriffen werden und in eine Anwendung montiert werden.In a further embodiment, the second potting compound has a T-shaped cross-section through the transition area. This cross-section is, for example, perpendicular to the sensor's main direction of extension. Specifically, the vertical line of the T is in contact with the first potting compound. This creates an intermediate area between the transverse line of the T and the first potting compound. This geometric shape of the first potting compound in the transition area allows the sensor to be easily gripped by a gripping tool and mounted in an application.

Alternativ oder zusätzlich weist der zweite Verguss in dem Querschnitt durch den Übergangsbereich die Form eines Dreiecks oder Rechtecks oder Paraboloids oder Ellipsoids oder Halbkreises auf.Alternatively or additionally, the second casting in the cross-section through the transition area has the shape of a triangle or rectangle or paraboloid or ellipsoid or semicircle.

In einer weiteren Alternative kann der zweite Verguss in dem Querschnitt durch den Übergangsbereich die Form eines Hakens aufweisen. Durch diese geometrische Form des ersten Vergusses im Übergangsbereich kann der Sensor beispielsweise besonders einfach von einem Greifwerkzeug gegriffen werden und in eine Anwendung montiert werden.In another alternative, the second potting compound in the cross-section through the transition area can have the shape of a hook. This geometric shape of the first potting compound in the transition area allows the sensor, for example, to... They can be easily gripped by a gripping tool and mounted in an application.

Die Form des zweiten Vergusses im Übergangsbereich kann eine Markierung oder ein Montiermerkmal des Sensors sein. Zum Beispiel kann über die Markierung der Sensor gekennzeichnet werden, beispielsweise bezüglich seiner physikalischen Eigenschaften, verwendeten Materialien, geometrischen Form, verwendeten Messelements. Als Montiermerkmal kann der zweite Verguss eine Handhabbarkeit des Sensors verbessern. So können Greifwerkzeuge oder dergleichen in die Montiermerkmale eingreifen und so den Sensor positionieren oder zur Weiterverarbeitung führen.The shape of the second potting compound in the transition area can serve as a marking or mounting feature for the sensor. For example, the marking can identify the sensor, indicating its physical properties, materials used, geometric shape, or measuring element. As a mounting feature, the second potting compound can improve the sensor's handling. Gripping tools or similar devices can engage with the mounting features to position the sensor or guide it for further processing.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Messelement ein NTC-Bauelement auf. Ein NTC-Bauelement ist ein elektronisches Bauelement mit einem negativen Temperaturkoeffizienten. Ein NTC-Bauelement wird auch als Heißleiter bezeichnet. In dieser Ausführungsform ändert sich ein elektrischer Widerstand des Messelements mit der Temperatur des Messelements. In another embodiment, the measuring element incorporates an NTC component. An NTC component is an electronic component with a negative temperature coefficient. An NTC component is also known as a thermistor. In this embodiment, the electrical resistance of the measuring element changes with its temperature.

Insbesondere nimmt mit steigender Temperatur der Widerstand ab. Das Messelement ist bevorzugt ein Thermistor.In particular, the resistance decreases with increasing temperature. The measuring element is preferably a thermistor.

Das Messelement weist insbesondere eine vorbekannte Temperatur-Widerstands-Kennlinie auf und damit einen bekannten Zusammenhang zwischen dem Widerstand und der Temperatur. Im Betrieb des Sensors nimmt das Messelement die Temperatur der Messumgebung an und ändert seinen Widerstand entsprechend. Über die Anschlusskabel kann der Widerstand des Messelements ermittelt werden und damit die Temperatur der Messumgebung erfasst werden.The measuring element exhibits a known temperature-resistance characteristic curve, and thus a known relationship between resistance and temperature. During sensor operation, the measuring element assumes the temperature of the measurement environment and changes its resistance accordingly. The resistance of the measuring element can be determined via the connecting cables, and thus the temperature of the measurement environment can be measured.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist das Anschlusskabel beziehungsweise weisen die Anschlusskabel jeweils einen Innenleiter und einen Mantel auf. Der erste Verguss steht bevorzugt in direktem Kontakt zu dem Mantel. Der Innenleiter umfasst beispielsweise Kupfer. Der Mantel umfasst zum Beispiel Kunststoff.According to at least one further embodiment, the connecting cable(s) each have an inner conductor and a sheath. The first potting compound is preferably in direct contact with the sheath. The inner conductor comprises, for example, copper. The sheath comprises, for example, plastic.

Das Messelement ist bevorzugt über mindestens einen Anschlussdraht mit jedem Anschlusskabel verbunden. Eine Verbindungsstelle zwischen dem Anschlussdraht und dem Anschlusskabel ist innerhalb des ersten Vergusses angeordnet. Der Anschlussdraht umfasst beispielsweise Kupfer.The measuring element is preferably connected to each connecting cable via at least one connecting wire. A connection point between the connecting wire and the connecting cable is located within the first potting compound. The connecting wire comprises, for example, copper.

An der Verbindungsstelle ist beispielsweise der Innenleiter des Anschlusskabels freigelegt. Der Innenleiter ist zum Beispiel mittels einer Lotverbindung mit dem Anschlussdraht verbunden.At the connection point, for example, the inner conductor of the connecting cable is exposed. The inner conductor is connected to the connecting wire, for example, by means of a solder connection.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor dazu eingerichtet, die Temperatur eines Motors, eines elektrischen Motors oder eines Bauteils eines elektrischen Fahrzeugs zu erfassen.In a preferred embodiment, the sensor is configured to detect the temperature of a motor, an electric motor or a component of an electric vehicle.

Bei dem elektrischen Fahrzeug kann es sich um eine beliebige Art von elektrischem Fahrzeug handelt. Insbesondere kann es sich bei dem elektrischen Fahrzeug um einen elektrischen Personenkraftwagen handeln. Der elektrische Personenkraftwagen kann ein batteriebetriebener elektrischer Personenkraftwagen sein, aus dem Englischen auch aus „Battery Electric Vehicle (BEV)“ bekannt, oder ein Hybridfahrzeugsein, aus dem Englischen auch als „Hybrid Electric Vehicle (HEV)“ bekannt, oder ein Plug-In-Hybridfahrzeug sein, aus dem Englischen auch als „Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV)“ bekannt. Bei dem elektrischen Personenkraftwagen kann es sich insbesondere um einen beliebigen Typ oder Art von elektrischen Fahrzeugen halten, auch als „XEV“ bekannt.The electric vehicle can be any type of electric vehicle. In particular, the electric vehicle can be an electric passenger car. The electric passenger car can be a battery electric vehicle (BEV), a hybrid electric vehicle (HEV), or a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). The electric passenger car can be any type or category of electric vehicle, also known as an XEV.

Es ist möglich, dass der Temperatursensor dazu eingerichtet ist, die Temperatur eines elektro-mechanischen Bauelements zu erfassen.It is possible that the temperature sensor is designed to detect the temperature of an electromechanical component.

Es wird des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors angegeben. Insbesondere wird mit dem Verfahren ein hier beschriebener Sensor gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen hergestellt. Das heißt, alle in Bezug auf den Sensor offenbarten Merkmale sind auch in Bezug auf das Verfahren offenbart und umgekehrt.Furthermore, a method for manufacturing a sensor is disclosed. In particular, the method is used to manufacture a sensor described herein according to one or more embodiments. That is to say, all features disclosed with respect to the sensor are also disclosed with respect to the method and vice versa.

Bei dem Verfahren wird in einem Schritt ein Messelement, das über mindestens einen Anschlussdraht mit mindestens einem Anschlusskabel verbunden ist, bereitgestellt. Das Messelement ist beispielsweise ein NTC-Bauelement und umfasst einen Thermistor.In this process, a measuring element, connected to at least one connecting cable via at least one connecting wire, is provided in a single step. The measuring element is, for example, an NTC component and includes a thermistor.

In einem nachfolgenden Schritt wird ein erster Verguss ausgebildet, sodass das Anschlusskabel in direkten Kontakt zu dem ersten Verguss gebracht wird und eine Verbindungsstelle zwischen dem Anschlussdraht und dem Anschlusskabel umschlossen wird. Der erste Verguss wird beispielsweise mit einem Gießschritt ausgebildet. Dabei wird insbesondere die Anschlussstelle in eine erste Gussform eingebracht und anschließend vergossen.In a subsequent step, an initial potting compound is formed, bringing the connecting cable into direct contact with it and enclosing the connection point between the connecting wire and the cable. This initial potting compound is formed, for example, in a single casting step. In this process, the connection point is placed in a first mold and then filled with the potting compound.

In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens wird ein zweiter Verguss ausgebildet. Der zweite Verguss wird so ausgebildet, dass der zweite Verguss in einem Übergangsbereich direkt an den ersten Verguss angrenzt und das Messelement von dem zweiten Verguss zumindest teilweise umschlossen wird. Bevorzugt grenzt das Messelement direkt an den zweiten Verguss an. Der zweite Verguss wird beispielsweise mit einem Gießschritt ausgebildet. Dabei wird insbesondere der erste Verguss in eine zweite Gussform eingebracht und anschließend vergossen.In a subsequent step of the process, a second potting compound is formed. This second potting compound is formed such that it directly adjoins the first in a transition zone, and the measuring element is at least partially enclosed by the second potting compound. Preferably, the measuring element is directly adjacent to the second potting compound. The second potting compound is formed, for example, in a single casting step. In this process, the first casting is placed in a second mold and then poured.

Die Schritte des Verfahrens werden bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.The steps of the procedure are preferably carried out in the specified order.

Insbesondere werden bei dem Verfahren der erste Verguss und der zweite Verguss unabhängig voneinander und nacheinander ausgebildet. Beispielsweise weist das Verfahren zwei Gießschritte auf, wobei in dem ersten Gießschritt der erste Verguss hergestellt wird. In dem zweiten Gießschritt wird der zweite Verguss hergestellt, wobei der erste Verguss für eine präzise Positionierung während des zweiten Gießschritts verwendet werden kann.In particular, the process involves forming the first and second castings independently and sequentially. For example, the process comprises two casting steps: the first casting step produces the first casting, while the second casting step produces the second casting. The first casting can be used for precise positioning during the second casting step.

Der erste Verguss und der zweite Verguss werden insbesondere so ausgebildet, dass das Messelement an einem ersten Ende des Sensors angeordnet ist und das Anschlusskabel an einem zweiten Ende des Sensors angeordnet ist. Das erste Ende und das zweite Ende sind beispielsweise gegenüberliegende Enden des Sensors. Eine Haupterstreckungsrichtung des Sensors ist beispielsweise eine Richtung von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende hin.The first and second pottings are designed such that the measuring element is arranged at a first end of the sensor and the connecting cable is arranged at a second end of the sensor. The first and second ends are, for example, opposite ends of the sensor. A principal direction of extension of the sensor is, for example, a direction from the first end to the second end.

In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens wird der erste Verguss mittels eines Gießverfahrens unter Verwendung einer ersten Gussform ausgebildet, und der zweite Verguss wird mittels eines Gießverfahrens unter Verwendung einer zweiten Gussform ausgebildet. Die erste und/oder zweite Gussform umfasst beispielsweise Silkonkautschuk oder Polytetrafluorethylen (PTFE).In at least one embodiment of the method, the first casting is formed by a casting process using a first mold, and the second casting is formed by a casting process using a second mold. The first and/or second mold comprises, for example, silicone rubber or polytetrafluoroethylene (PTFE).

Zum Ausbilden des zweiten Vergusses wird der erste Verguss vorzugsweise teilweise in die zweite Gussform eingeführt. Dabei wird der erste Verguss insbesondere zumindest stellenweise in direkten Kontakt zu der zweiten Gussform gebracht. Dadurch ist eine präzise Positionierung des ersten Vergusses möglich, wodurch der zweite Verguss in Bezug auf den ersten Verguss präzise hergestellt werden kann.To form the second casting, the first casting is preferably partially inserted into the second mold. In doing so, the first casting is brought into direct contact with the second mold, at least in some areas. This allows for precise positioning of the first casting, enabling the second casting to be produced with precision relative to the first.

Bevorzugt weist die erste Gussform eine erste Ausnehmung auf. Die erste Ausnehmung gibt beispielsweise die äußere Form des ersten Vergusses vor.Preferably, the first mold has a first recess. The first recess defines, for example, the outer shape of the first casting.

Weiter bevorzugt weist die zweite Gussform eine zweite Ausnehmung auf. Die zweite Ausnehmung weist bevorzugt einen ersten Bereich mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Bereich mit einer zweiten Querschnittsfläche auf. Die zweite Querschnittsfläche ist insbesondere kleiner als die erste Querschnittsfläche. Die erste Querschnittsfläche entspricht beispielsweise einer Querschnittsfläche der ersten Ausnehmung der ersten Gussform.The second mold preferably has a second recess. The second recess preferably has a first region with a first cross-sectional area and a second region with a second cross-sectional area. The second cross-sectional area is particularly smaller than the first cross-sectional area. The first cross-sectional area corresponds, for example, to the cross-sectional area of the first recess of the first mold.

Beispielsweise wird in dem ersten Bereich der erste Verguss bei Ausbilden des zweiten Vergusses eingeführt. Damit dient der erste Bereich der zweiten Ausnehmung insbesondere dazu, den ersten Verguss genau zu positionieren. Insbesondere bestimmt der zweite Bereich der zweiten Ausnehmung die geometrische Form des zweiten Vergusses. Das heißt, über den zweiten Bereich der zweiten Gussform kann eine Querschnittsfläche und eine Wanddicke des zweiten Vergusses angepasst werden.For example, the first casting is introduced into the first area when forming the second casting. Thus, the first area of the second recess serves primarily to precisely position the first casting. In particular, the second area of the second recess determines the geometric shape of the second casting. That is, the cross-sectional area and wall thickness of the second casting can be adjusted via the second area of the second mold.

Die zweite Gussform kann einen Überlaufkanal aufweisen, der während des Ausbildens des zweiten Vergusses direkt an den ersten Verguss angrenzt und zumindest teilweise mit einem Material des zweiten Vergusses gefüllt wird. Das Material für den zweiten Verguss ist beispielsweise eine Vergussmasse, aus der der zweite Verguss hergestellt wird.The second mold can have an overflow channel that, during the formation of the second casting, is directly adjacent to the first casting and is at least partially filled with material from the second casting. The material for the second casting is, for example, a casting compound from which the second casting is produced.

Beispielsweise ist der Überlaufkanal an einer nach innen gerichteten Seitenfläche der zweiten Gussform angeordnet. Bevorzugt ist der Überlaufkanal an einer Seitenwand der zweiten Ausnehmung angeordnet, beispielsweise im ersten Bereich. Beim Ausbilden des zweiten Vergusses kann das Material beziehungsweise die Vergussmasse für den zweiten Verguss in den Überlaufkanal steigen. Damit kann ein Toleranzrahmen für die Vergussmasse des zweiten Vergusses erhöht werden.For example, the overflow channel is arranged on an inward-facing side surface of the second mold. Preferably, the overflow channel is arranged on a side wall of the second recess, for example, in the first area. During the formation of the second casting, the material or casting compound for the second casting can rise into the overflow channel. This allows for an increased tolerance range for the casting compound of the second casting.

Der Überlaufkanal kann einen Querschnitt aufweisen, der einer geometrischen Form des zweiten Vergusses in dem Übergangsbereich entspricht. Das heißt, durch den Überlaufkanal können die Form der Montiermerkmale beziehungsweise Markierungen vorgegeben werden.The overflow channel can have a cross-section that corresponds to the geometric shape of the second potting compound in the transition area. This means that the shape of the mounting features or markings can be defined by the overflow channel.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Sensors und des Verfahrens zur Herstellung des Sensors ergeben sich aus den im Folgenden im Zusammenhang mit schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht grundsätzlich als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für ein besseres Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Further advantages and beneficial embodiments and further developments of the sensor and the method for manufacturing the sensor will become apparent from the exemplary embodiments presented below in conjunction with schematic drawings. Identical, similar, and similarly functioning elements are designated with the same reference numerals in the figures. The figures and the relative sizes of the elements depicted in the figures are not necessarily to scale. Rather, individual elements may be exaggerated for clarity and/or better understanding.

Es zeigen:

1 einen hier beschriebenen Sensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht,
2 und 3 den Sensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Seitenansichten,
4 den Sensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
5 eine Detailansicht des Sensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittansicht,
6 bis 10 Detailansichten eines hier beschriebenen Sensors gemäß mehreren Ausführungsbeispielen in schematischer Schnittansicht,
11 und 12 eine erste Gussform für ein Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten,
13 und 14 eine zweite Gussform für ein Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten.

They show:

1 a sensor described here according to a first embodiment in perspective view,
2 and 3 the sensor according to the first embodiment in different side views,
4 the sensor according to the first embodiment in a perspective view,
5 a detailed view of the sensor according to the first embodiment in a schematic sectional view,
6 to 10 Detailed views of a sensor described here according to several exemplary embodiments in schematic sectional view,
11 and 12 a first mold for a method for manufacturing a sensor described herein according to an exemplary embodiment in various views,
13 and 14 a second mold for a method for manufacturing a sensor described herein according to an embodiment in various views.

1 zeigt einen hier beschriebenen Sensor 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Sensor 1 umfasst zwei Anschlusskabel 3 an einem ersten Ende 11. Die Anschlusskabel 3 sind in direktem Kontakt zu einem ersten Verguss 4. In einem Übergangsbereich 13 ist der erste Verguss 4 in direktem Kontakt zu einem zweiten Verguss 5. In Richtung von dem ersten Ende 11 zu dem zweiten Ende 12 verläuft eine Haupterstreckungsrichtung des Sensors 1. Am ersten Ende 11 ist der Sensor 1 frei von dem zweiten Verguss 5. Am zweiten Ende 12 ist der Sensor 1 frei von dem ersten Verguss 4. 1 Figure 1 shows a sensor 1 described herein according to a first embodiment. The sensor 1 comprises two connecting cables 3 at a first end 11. The connecting cables 3 are in direct contact with a first potting compound 4. In a transition region 13, the first potting compound 4 is in direct contact with a second potting compound 5. A principal extension direction of the sensor 1 runs from the first end 11 to the second end 12. At the first end 11, the sensor 1 is free of the second potting compound 5. At the second end 12, the sensor 1 is free of the first potting compound 4.

Der erste Verguss 4 und der zweite Verguss 5 umfassen beispielsweise ein Harz oder einen gießfähigen Kunststoff. The first potting compound 4 and the second potting compound 5, for example, comprise a resin or a castable plastic.

Wie aus den Seitenansichten der 2 und 3 zu erkennen ist, weist der erste Verguss 4 eine Breite 43 und eine Länge 44 auf. Der zweite Verguss 5 weist eine Breite 53 und eine Länge 54 auf. Die Breite 43 und Länge 44 des ersten Vergusses 4 sind jeweils größer als die Breite 53 und Länge 54 des zweiten Vergusses 5. Zum Beispiel betragen die Breite 43 und Länge 44 des ersten Vergusses 4 jeweils 4 mm und die Breite 53 und Länge 54 des zweiten Vergusses 5 jeweils 2 mm. Damit weist der erste Verguss 4 am ersten Ende 11 eine größere Querschnittsfläche auf als der zweite Verguss 5 am zweiten Ende 12. Die Schnittebene der Querschnittsfläche wird jeweils senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung und durch die Breite 43, 53 und Länge 44, 54 bestimmt.As can be seen from the side views of the 2 and 3 As can be seen, the first casting 4 has a width 43 and a length 44. The second casting 5 has a width 53 and a length 54. The width 43 and length 44 of the first casting 4 are each larger than the width 53 and length 54 of the second casting 5. For example, the width 43 and length 44 of the first casting 4 are each 4 mm, and the width 53 and length 54 of the second casting 5 are each 2 mm. Thus, the first casting 4 has a larger cross-sectional area at its first end 11 than the second casting 5 has at its second end 12. The plane of intersection of the cross-sectional area is perpendicular to the principal direction of extension and is determined by the width 43, 53 and the length 44, 54.

4 zeigt die perspektivische Ansicht der 1, wobei Außenseiten des Sensors 1 halbtransparent dargestellt sind. Der Sensor 1 umfasst ein Messelement 2, das über Anschlussdrähte 21 mit den Anschlusskabeln 3 verbunden ist. Das Messelement 2 ist ein NTC-Bauelement, dessen elektrischer Widerstand temperaturabhängig ist und mit steigender Temperatur sinkt. Das Messelement 2 umfasst insbesondere einen Thermistor. Die Anschlussdrähte 21 umfassen beispielsweise Kupfer. 4 shows the perspective view of the 1 The outer surfaces of sensor 1 are shown as semi-transparent. Sensor 1 comprises a measuring element 2, which is connected to connecting cables 3 via connecting wires 21. The measuring element 2 is an NTC component whose electrical resistance is temperature-dependent and decreases with increasing temperature. The measuring element 2 specifically comprises a thermistor. The connecting wires 21 are made of, for example, copper.

Die Anschlusskabel 3 umfassen jeweils einen Innenleiter 33, der zum Beispiel Kupfer umfasst, und einen Mantel 34, der zum Beispiel aus Kunststoff ist. An einer Verbindungsstelle 20, die innerhalb des ersten Vergusses 4 liegt, sind die Innenleiter 33 freigelegt und elektrisch mit den Anschlussdrähten 21 verbunden. Beispielsweise ist die elektrische Verbindung eine Lotverbindung.The connecting cables 3 each comprise an inner conductor 33, which is made of copper, for example, and a sheath 34, which is made of plastic, for example. At a connection point 20, which lies within the first potting compound 4, the inner conductors 33 are exposed and electrically connected to the connecting wires 21. For example, the electrical connection is a solder joint.

Der Sensor 1 ist zur Temperaturerfassung eingerichtet. Im Betrieb des Sensors 1 wird beispielsweise die Temperatur einer Messumgebung erfasst. Die Messumgebung kann ein zu messendes Objekt wie ein Motor, ein Elektromotor oder ein anderes Bauteil eines elektrischen Kraftfahrzeugs sein. Der Sensor 1 ist insbesondere ein sogenannter Temperaturfühler.Sensor 1 is designed for temperature measurement. During operation, sensor 1 measures, for example, the temperature of a measurement environment. This environment can be an object to be measured, such as a motor, an electric motor, or another component of an electric vehicle. Sensor 1 is specifically a temperature sensor.

Zur Temperaturerfassung wird der Sensor 1 beispielsweise in Kontakt zu dem zu messenden Objekt gebracht. Dabei nimmt der Sensor 1 beziehungsweise das Messelement 2 die Temperatur des zu messenden Objekts an. Der elektrische Widerstand des Messelements 2 passt sich entsprechend der Temperatur des zu messenden Objekts an. Bei einem bekannten Zusammenhang zwischen Temperatur und elektrischem Widerstand kann dann aus dem elektrischen Widerstand des Messelements 2 die Temperatur des zu messenden Objekts ermittelt werden. Der elektrische Widerstand des Messelements 2 ist insbesondere über die Anschlusskabel 3 ermittelbar.For temperature measurement, sensor 1 is brought into contact with the object to be measured. Sensor 1, or rather the measuring element 2, then assumes the temperature of the object. The electrical resistance of the measuring element 2 adjusts accordingly to the temperature of the object. If the relationship between temperature and electrical resistance is known, the temperature of the object can then be determined from the electrical resistance of the measuring element 2. The electrical resistance of the measuring element 2 can be determined, in particular, via the connecting cables 3.

Der hier beschriebene Sensor 1 weist unter anderem den Vorteil auf, dass der zweite Verguss 5 unabhängig von dem ersten Verguss 4 hergestellt werden kann. Zum Beispiel können die Vergüsse 4, 5 nacheinander und mit unabhängig ausgeführten Gießverfahren hergestellt werden. Dabei kann der erste Verguss 4 zur genauen Positionierung während des Ausbildens des zweiten Vergusses 5 genutzt werden, wodurch Mittelachsen 40, 50 der Vergüsse 4, 5 im Wesentlichen übereinstimmend sind. Das heißt, der Sensor 1 kann mit hoher Präzision gefertigt werden.The sensor 1 described here has the advantage, among others, that the second potting compound 5 can be produced independently of the first potting compound 4. For example, the potting compounds 4 and 5 can be produced sequentially using independent casting processes. The first potting compound 4 can be used for precise positioning during the formation of the second potting compound 5, resulting in the center axes 40 and 50 of the potting compounds 4 and 5 being essentially identical. This means that the sensor 1 can be manufactured with high precision.

Ferner kann der zweite Verguss 5 mit einer vergleichsweise kleinen Querschnittsfläche ausgebildet werden. Damit kann die thermische Masse des Sensors 1 am ersten Ende 11, das einen Messbereich des Sensors 1 darstellt, klein gehalten werden. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Ansprechzeit des Sensors 1 verringert werden und das Messelement 2 schneller ein thermisches Gleichgewicht mit dem zu messenden Objekt beziehungsweise der Messumgebung erreichen.Furthermore, the second potting compound 5 can be formed with a comparatively small cross-sectional area. This allows the thermal mass to be reduced. The measuring range of sensor 1 at its first end 11, which represents a measuring area of sensor 1, can be kept small. This advantageously reduces the response time of sensor 1 and allows the measuring element 2 to reach thermal equilibrium with the object being measured or the measuring environment more quickly.

Ebenso kann ein Material des zweiten Vergusses 5 weitgehend unabhängig von dem Material des ersten Vergusses 4 gewählt werden, um eine thermische Leitfähigkeit zu erhöhen und damit die Ansprechzeit zu verringern.Similarly, the material of the second potting 5 can be chosen largely independently of the material of the first potting 4 in order to increase thermal conductivity and thus reduce the response time.

Wie in 5 illustriert, ist ein minimale Dicke 51 zwischen dem Messelement 2 und einer Außenfläche 52 des zweiten Vergusses verhältnismäßig klein, beispielsweise 0,5 mm oder weniger. Mit einer verhältnismäßig geringen minimalen Dicke 51 kann die Ansprechzeit weiter verkürzt werden.As in 5 As illustrated, a minimum thickness 51 between the measuring element 2 and an outer surface 52 of the second potting compound is relatively small, for example 0.5 mm or less. With a relatively small minimum thickness 51, the response time can be further reduced.

Gleichzeitig können das Material und eine Geometrie des Sensors 1, insbesondere des zweiten Vergusses 5, so gewählt werden, dass der Sensor 1 Anforderungen hinsichtlich Isolationsfestigkeit oder Hochspannungsfestigkeit erfüllt.At the same time, the material and geometry of the sensor 1, in particular of the second potting 5, can be selected such that the sensor 1 meets requirements regarding insulation resistance or high-voltage resistance.

6 bis 10 zeigen einen Querschnitt des Übergangsbereichs 13 verschiedener Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Sensoren 1. Schnittebenen der Querschnitte sind insbesondere jeweils senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der entsprechenden Sensoren 1. 6 zeigt insbesondere einen Querschnitt durch den Sensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 6 to 10 show a cross-section of the transition region 13 different embodiments of sensors described here. 1. The cutting planes of the cross-sections are in particular perpendicular to the main extension direction of the corresponding sensors. 6 shows in particular a cross-section through the sensor 1 according to the first embodiment.

Im Übergangsbereich 13 grenzt der erste Verguss 4 an den zweiten Verguss 5. Der zweite Verguss 5 weist im Ausführungsbeispiel der 6 eine geometrische Form eines T auf. Der senkrechte Strich des T ist in direktem Kontakt zum ersten Verguss 4.In the transition area 13, the first potting compound 4 borders the second potting compound 5. In the exemplary embodiment, the second potting compound 5 has 6 a geometric shape of a T. The vertical line of the T is in direct contact with the first casting 4.

Alternativ kann der zweite Verguss 5 die Form eines Rechtecks (7), eines Dreiecks (8), eines Paraboloids ( 9) oder eines Hakens (10) aufweisen.Alternatively, the second casting 5 can take the shape of a rectangle ( 7 ), of a triangle ( 8 ), a paraboloid ( 9 ) or a hook ( 10 exhibit.

Die Form des zweiten Vergusses 5 im Übergangsbereich 13 kann eine Markierung oder ein Montiermerkmal des Sensors 1 sein. Zum Beispiel kann über die Markierung der Sensor 1 gekennzeichnet werden, beispielsweise bezüglich seiner physikalischen Eigenschaften, verwendeten Materialien, geometrischen Form, verwendeten Messelements 2. Als Montiermerkmal kann der zweite Verguss 5 eine Handhabbarkeit des Sensors verbessern. So können Greifwerkzeuge oder dergleichen in die Montiermerkmale eingreifen und so den Sensor positionieren oder zur Weiterverarbeitung führen. Ein Eingreifen von Greifwerkzeugen kommt insbesondere bei den Ausführungsbeispielen der 6 und 10 in Betracht.The shape of the second potting compound 5 in the transition area 13 can be a marking or a mounting feature for the sensor 1. For example, the marking can identify the sensor 1, for instance, with regard to its physical properties, materials used, geometric shape, or the measuring element 2 used. As a mounting feature, the second potting compound 5 can improve the handling of the sensor. Gripping tools or the like can engage with the mounting features and thus position the sensor or guide it for further processing. The use of gripping tools is particularly relevant in the embodiments described below. 6 and 10 to consider.

11 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Gussform 100, die bei einem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Sensors 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet werden kann. 12 zeigt die erste Gussform 100 in Draufsicht. Mit dem Verfahren wird beispielsweise ein Sensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellt. 11 Figure 1 shows a schematic sectional view of a first mold 100, which can be used in a method described here for the manufacture of a sensor 1 according to an exemplary embodiment. 12 Figure 1 shows the first mold 100 in a top view. The method is used, for example, to manufacture a sensor 1 according to the first embodiment.

Mittels der ersten Gussform 100 wird der erste Verguss 4 hergestellt. Dazu werden insbesondere die Anschlusskabel 3 in die erste Gussform 100 eingeführt und mit einem Gießschritt vergossen. Die erste Gussform 100 weist eine erste Ausnehmung 101 auf. Die erste Ausnehmung 101 weist eine Länge und eine Breite auf, die im Wesentlichen der Länge 43 und Breite 44 des ersten Vergusses 4 entsprechen (12). Damit kann durch die erste Gussform 100 eine geometrische Form des ersten Vergusses 4 vorgegeben werden. Nach dem Vergießen und anschließenden Aushärten ist der erste Verguss 4 hergestellt, und die erste Gussform 100 kann entfernt werden. Das Aushärten erfolgt beispielsweise mittels Wärme oder Licht oder chemisch. Die erste Gussform 100 umfasst beispielsweise Silkonkautschuk oder Polytetrafluorethylen (PTFE).The first casting 4 is produced using the first mold 100. For this purpose, the connecting cables 3 are inserted into the first mold 100 and cast in a single pouring step. The first mold 100 has a first recess 101. The first recess 101 has a length and a width that essentially correspond to the length 43 and width 44 of the first casting 4 ( 12 This allows the first mold 100 to define the geometric shape of the first casting 4. After casting and subsequent curing, the first casting 4 is produced, and the first mold 100 can be removed. Curing is achieved, for example, by heat, light, or chemical means. The first mold 100 may contain, for example, silicone rubber or polytetrafluoroethylene (PTFE).

13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Gussform 110, die bei einem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Sensors 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet werden kann. 14 zeigt die zweite Gussform 110 in Draufsicht. Die zweite Gussform 110 umfasst beispielsweise Silkonkautschuk oder Polytetrafluorethylen (PTFE). 13 Figure 1 shows a schematic sectional view of a second mold 110, which can be used in a method described here for manufacturing the sensor 1 according to the present embodiment. 14 Figure 1 shows the second mold 110 in a top view. The second mold 110 contains, for example, silicone rubber or polytetrafluoroethylene (PTFE).

Mittels der zweiten Gussform 110 wird der zweite Verguss 5 hergestellt. Dazu wird insbesondere der erste Verguss 4 zumindest teilweise in die zweite Gussform 110 eingeführt und in einem Gießschritt vergossen. Vorteilhafterweise kann damit der erste Verguss 4 bei der Herstellung des zweiten Vergusses 5 genau positioniert werden.The second casting 5 is produced using the second mold 110. For this purpose, the first casting 4 is at least partially inserted into the second mold 110 and cast in a single pouring step. Advantageously, this allows the first casting 4 to be precisely positioned during the production of the second casting 5.

Die zweite Gussform 110 weist eine zweite Ausnehmung 111 auf. Die zweite Ausnehmung 111 weist einen ersten Bereich 112 und einen zweiten Bereich 113 auf. In den ersten Bereich 112 wird bei dem Verfahren der erste Verguss 4 eingeführt. Im ersten Bereich 112 weist die zweite Ausnehmung 111 eine Länge und eine Breite auf, die der Länge 44 und der Breite 43 des ersten Vergusses 4 entsprechen. Damit kann der erste Verguss 4 präzise in der zweiten Gussform 110 platziert werden. The second mold 110 has a second recess 111. The second recess 111 has a first area 112 and a second area 113. The first casting 4 is inserted into the first area 112 during the process. In the first area 112, the second recess 111 has a length and a width that correspond to the length 44 and the width 43 of the first casting 4. This allows the first casting 4 to be precisely positioned in the second mold 110.

Insbesondere ist der erste Verguss 4 im ersten Bereich 112 an die zweite Gussform 110 anliegend, sprich zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der zweiten Gussform 110.In particular, the first casting 4 in the first area 112 is adjacent to the second casting mold 110, i.e., at least partially in direct contact with the second casting mold 110.

Im zweiten Bereich 113 weist die zweite Ausnehmung 111 eine Breite und eine Länge auf, die im Wesentlichen der Breite 53 und Länge 54 des zweiten Vergusses 5 entsprechen. Damit kann durch die zweite Gussform 110 die geometrische Form des zweiten Vergusses vorgegeben werden. In den zweiten Bereich 113 der zweiten Ausnehmung 111 wird beim Ausbilden des zweiten Vergusses 5 unter anderem das Messelement 2 eingeführt und vergossen. Nach dem Vergießen des Messelements 2 und anschließendem Aushärten ist der zweite Verguss 5 hergestellt, und die zweite Gussform 110 kann entfernt werden. Das Aushärten erfolgt beispielsweise mittels Wärme oder Licht oder chemisch.In the second area 113, the second recess 111 has a width and length that essentially correspond to the width 53 and length 54 of the second casting 5. Thus, the geometric shape of the second casting can be defined by the second mold 110. During the formation of the second casting 5, the measuring element 2 is inserted and cast into the second area 113 of the second recess 111. After the measuring element 2 has been cast and the casting has cured, the second casting 5 is complete, and the second mold 110 can be removed. Curing is achieved, for example, by heat, light, or chemical means.

Im ersten Bereich 112 weist die zweite Ausnehmung 111 an inneren Seitenflächen Überlaufkanäle 115 auf. In die Überlaufkanäle 115 kann während des Herstellens des zweiten Vergusses 5 überschüssige Vergussmasse für den zweiten Verguss 5 aufsteigen. So können Toleranzrahmen für die Vergussmasse des zweiten Vergusses 5 erhöht und der zweite Verguss 5 präzise gefertigt werden.In the first area 112, the second recess 111 has overflow channels 115 on its inner side surfaces. Excess potting compound for the second potting 5 can rise into the overflow channels 115 during the production of the second potting 5. This allows the tolerance range for the potting compound of the second potting 5 to be increased and the second potting 5 to be manufactured precisely.

Die Überlaufkanäle 115 weisen einen Querschnitt auf, der einer geometrischen Form des zweiten Vergusses 5 in dem Übergangsbereich 13 entspricht. Das heißt, durch die Überlaufkanäle 115 kann die Form der Montiermerkmale beziehungsweise Markierungen vorgegeben werden (6 bis 10) .The overflow channels 115 have a cross-section that corresponds to a geometric shape of the second potting compound 5 in the transition area 13. This means that the shape of the assembly features or markings can be defined by the overflow channels 115 ( 6 to 10 ) .

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited to the description provided by means of the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes every combination of features in the claims, even if that feature or combination itself is not explicitly stated in the claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenReference sign

11: Sensorsensor
22: MesselementMeasuring element
33: AnschlusskabelConnection cable
44: erster Vergussfirst casting
55: zweiter Vergusssecond casting
1111: erstes Endefirst end
1212: zweites Endesecond ending
1313: ÜbergangsbereichTransition area
2020: Verbindungsstelleliaison point
2121: AnschlussdrahtConnecting wire
3333: InnenleiterInner conductor
3434: MantelCoat
4040: erste Mittelachsefirst central axis
4343: BreiteWidth
4444: Längelength
5050: zweite Mittelachsesecond central axis
5151: Dicke des zweiten VergussesThickness of the second casting
5252: AußenflächeOutdoor area
5353: BreiteWidth
5454: Längelength
100100: erste Gussformfirst mold
101101: erste Ausnehmungfirst extraction
110110: zweite Gussformsecond mold
111111: zweite Ausnehmungsecond recess
112112: erster Bereich der zweiten Ausnehmungfirst area of the second recess
113113: zweiter Bereich der zweiten Ausnehmungsecond area of the second recess
115115: ÜberlaufkanalOverflow channel

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 6674070 B1 [0005]
EP 4165381 B1 [0005]
JP 7058377 B1 [0005]
DE 102020107007 A1 [0005]
JP 5574117 B2 [0005]
WO 2015/132832 A1 [0005]
JP 1729419 S [0005]

Claims

Sensor (1) for temperature detection, comprising a measuring element (2), at least one connecting cable (3) for contacting the measuring element (2), a first potting (4) and a second potting (5), whereby the connecting cable (3) is arranged at a first end (11) of the sensor (1) and is in direct contact with the first potting (4), the measuring element (2) is arranged at a second end (12) of the sensor (1), is at least partially surrounded by the second potting (5) and is in direct contact with the second potting (5), in a transition area (13) between the first end (11) and the second end (12) the first potting (4) is in direct contact with the second potting (5).

Sensor (1) according to Claim 1 , wherein the sensor (1) has a smaller cross-sectional area at the first end (11) than at the second end (12).

Sensor (1) according to Claim 1 or 2 , wherein a minimum thickness (51) of the second potting compound (5) between the measuring element (2) and an outer surface (52) is at most 0.5 mm.

Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein a first central axis (40) of the first potting (4) coincides with a second central axis (50) of the second potting (5).

Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the first potting compound (4) extends from the transition area (13) to the first end (11) and the second potting compound (5) extends from the transition area (13) to the second end (12).

Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the first potting (4) and the second potting (5) comprise different materials.

Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the pots (4, 5) is transparent.

Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the second potting compound (5) has the shape of a T at least in a cross-section through the transition area (13).

Sensor (1) according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the second casting (5) has the shape of a rectangle at least in a cross-section through the transition area (13).

Sensor (1) according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the second casting (5) has the shape of a triangle at least in a cross-section through the transition area (13).

Sensor (1) according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the second casting (5) has the shape of a paraboloid at least in a cross-section through the transition region (13).

Sensor (1) according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the second casting (5) has the shape of a hook at least in a cross-section through the transition area (13).

Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the measuring element (2) comprises an NTC component.

Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the connecting cable (3) comprises an inner conductor (33) and a sheath (34) and the first potting compound (4) is in direct contact with the sheath (34).

Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the measuring element (2) is connected to the connecting cable (3) via at least one connecting wire (21) and a connection point (20) between the connecting wire (21) and the connecting cable (3) is arranged within the first potting (4).

Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the sensor (1) is configured to detect the temperature of a motor, an electric motor or a component of an electric motor vehicle.

Method for manufacturing a sensor (1) for temperature detection, comprising the steps of: - providing a measuring element (2) connected via at least one connecting wire (21) to at least one connecting cable (3), - forming a first potting (4) such that the connecting cable (3) is brought into direct contact with the first potting (4) and a connection point (20) between the connecting wire (21) and the connecting cable (3) is enclosed, - forming a second potting (5) such that the second potting (5) is directly adjacent to the first potting (4) in a transition area (13) and the measuring element (2) is at least partially enclosed by the second potting (5).

Procedure according to Claim 17 , wherein the first casting (4) is formed by a casting process using a first mold (100) and the second casting (5) is formed by a casting process using a two ten mold (110) is formed and to form the second casting (5) the first casting (4) is at least partially introduced into the second mold (110) and the first casting (4) is brought at least partially into direct contact with the second mold (110).

Procedure according to Claim 18 , wherein the first mold (100) has a first recess (101) and the second mold (110) has a second recess (111), the second recess (111) having a first area (112) with a first cross-sectional area and a second area (113) with a second cross-sectional area that is smaller than the first cross-sectional area, and the first cross-sectional area corresponds to a cross-sectional area of the first recess (101) of the first mold (100).

Procedure according to Claim 18 or 19 , wherein the second mold (110) has at least one overflow channel (115) which is directly adjacent to the first casting (4) during the formation of the second casting (5) and is at least partially filled with a material of the second casting (5).